水下航行器保持隱蔽性措施淺談

余越　周敏

摘 要：隨著各國對于水聲探測重視程度的加大和探測技術(shù)的不斷進步，水下航行器面臨著越來越嚴重的威脅。本文從水下航行器保持隱蔽性的意義出發(fā)，分析探討了其在克服此方面存在問題和所采取的主要措施。

關(guān)鍵詞：水下航行器；水聲探測；隱蔽性

隱蔽性是水下航行器的重要性能指標，水下航行器可充分利用其隱蔽性優(yōu)勢出其不意，攻其不備。良好的隱蔽性不僅是其進攻行動的需要，也是其防御最基本的措施，所以水下航行器保持良好的隱蔽性，可以有效提高其生存能力和突擊威力，因此解決水下航行器的隱蔽性問題成為各國發(fā)展研究的重點問題。保持水下航行器的隱蔽性主要通過以下幾個的措施來實現(xiàn)。

1 消聲材料的應用

在水下航行器上鋪設(shè)消聲瓦等消聲材料可以大大減低對方主動聲探測設(shè)備對水下航行器的探測。例如越南海軍從俄羅斯引進的“基洛級”潛艇，被稱為“大洋黑洞”，具有極其優(yōu)良的水下靜音性能，其艇體表面就覆蓋有一層消聲瓦，另外最近幾年下水服役的日本“蒼龍級”、美國“弗吉尼亞級”等新型潛艇艇體表面都敷設(shè)有消聲材料。消聲瓦是隨現(xiàn)代吸聲材料的發(fā)展而逐漸成熟起來的一種新型水下航行器隱身裝備。消聲瓦技術(shù)作為一種有效的抑制噪聲振動、降低聲目標強度、提高隱蔽性的手段，已被世界各海軍強國廣泛采用，水下航行器表面覆蓋消聲材料是為了降低聲反射強度，達到聲隱身的目的。消聲瓦除具有吸聲功能外，還能抑制艇體振動，隔離內(nèi)部噪聲向艇外輻射，降低自噪聲，降低對方被動聲探測設(shè)備的探測距離及發(fā)現(xiàn)概率，同時還可以改善本艇聲探測設(shè)備的工作條件，使其作用距離獲得較大的提高。

2 加裝AIP動力系統(tǒng)

水下航行器可通過加裝不依賴空氣推進系統(tǒng)（AIP）增大水下續(xù)航力和續(xù)航時間，減少通氣管和水面狀態(tài)航行時間，降低暴露率。近年來，隨著科技的進步，水聲探測技術(shù)飛速發(fā)展，各種磁探儀、紅外探測儀、合成孔徑雷達等反潛探測器材相繼裝備，大大降低了水下航行器的作戰(zhàn)效能，由于柴電水下航行器水下航行的能源極其有限，蓄電池電量消耗到一定程度時，就需要上浮至通氣管或水面狀態(tài)，利用柴油機對蓄電池進行補充充電，這是水下航行器最容易暴露的航行狀態(tài)，也是破壞其隱蔽性的致命弱點。不依賴空氣推進系統(tǒng)（AIP）是指水下航行器在水下不依賴外界的空氣也能提供推進動力和其他動力的能源系統(tǒng)，即在水下航行時，不直接利用大氣中的氧氣，而是利用自身攜帶的液態(tài)氧氣，為熱機或電化學發(fā)電裝置提供燃燒條件，完成能量轉(zhuǎn)換，從而為其提供推進和輔助動力。由于AIP系統(tǒng)在水下可直接提供動力，使得水下航行器在執(zhí)行任務(wù)期間的水下續(xù)航力從目前的幾天增至幾周，單次水下續(xù)航力增至上千海里甚至更多，從而使其不必采用通氣管和水面航行狀態(tài)對蓄電池進行充電，實現(xiàn)了零暴露率，極大地提高了水下航行器的隱蔽性。

3 優(yōu)化推進裝置

水下航行器在水下航行機動的時候，影響其隱蔽性的一個重要因素就是來自推進裝置的輻射自噪聲。各國通過多年的試驗研究，已掌握螺旋槳推遲空化、避免唱音以及降低噪聲的技術(shù)，使低噪聲推進器的研制有了較大發(fā)展。研究表明：降低螺旋槳的噪聲必須首先控制其轉(zhuǎn)速與直徑，在此基礎(chǔ)上，精心設(shè)計與加工的大側(cè)斜螺旋槳在較均勻的尾伴流場中能明顯降低離散噪聲、低頻寬帶噪聲以及高頻邊緣噪聲，既避免了唱音，也使臨界航速獲得了極大的提高。例如越南海軍從俄羅斯進口的“基洛級”常規(guī)動力潛艇都配備了七葉大傾斜螺旋槳，在降低潛艇輻射自噪聲的同時，極大地提高了潛艇的臨界航速，對于改善潛艇水下機動能力和生存能力起到了明顯的效果?，F(xiàn)在，隨著水下航行器建造及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，又研制誕生出了新型的推進裝置—“泵噴推進器”。泵噴推進器是將水流通過噴嘴向船前進相反的方向噴水，獲得反作用力而推動艦艇前進。一般由大功率水泵、葉輪抽水裝置、噴嘴等結(jié)構(gòu)組成，具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。由于它不需要通過傳統(tǒng)螺旋槳擊水的方式來獲得推進的反作用力，所以有效地避免了螺旋槳空化、槳葉振動等問題，克服了傳統(tǒng)螺旋槳的缺點，能夠獲得較高的推進速度，而且極大地降低了自噪聲，提高隱蔽性。例如近年來下水的美國“弗吉尼亞級”核動力攻擊型潛艇，就配備了泵噴推進器。

4 輔助機械設(shè)備降噪

水下航行器上除了主機和推進裝置外還裝有眾多復雜的機械，例如操舵、拋錨、排注水、空調(diào)冷卻和減速齒輪等輔助機械。機械設(shè)備的振動大小、噪聲高低，對隱蔽性能有著重要影響，尤其是水下航行器在水下低速航行時尤為突出，其在水下低速航行時，由于主機和推進裝置采用低功率工作，轉(zhuǎn)速不高，噪聲級控制在較低的水平，各種輔助機械的噪聲就成為其最主要的噪聲源。目前各國海軍主要采用“減振筏”技術(shù)來減小輔助機械的噪聲。該技術(shù)是在對機械設(shè)備進行單層、雙層隔振的基礎(chǔ)上，采用“浮筏”隔振措施，即將眾多機械設(shè)備彈性或剛性地立體安裝在一個公共筏體上，然后將公共筏體彈性連結(jié)到艇體上，它能大幅度提高隔振效果，振級落差可達30dB以上，從而大大減小機械輻射噪聲。

5 改進通信技術(shù)

水下航行器除了輻射自噪聲是暴露的一個因素外，通信也是破壞水下航行器隱蔽性的一個重要因素。當前對水下航行器通信研究的突出目標是降低信號在空中的駐留時間和功率譜密度，可以采用以下幾個手段來實現(xiàn)：

5.1 提高數(shù)據(jù)傳輸速率

主要通過改變調(diào)制解調(diào)器體制以及糾錯編碼技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率，從而縮短有限信息的傳輸時間，減少信號的空中暴露時間，達到隱蔽通信的要求。

5.2 降低信號的捕獲概率

采用擴頻猝發(fā)通信體制，降低發(fā)射信號的功率譜密度，使其湮滅在噪聲中，隱匿了信號特征。即使對方使用倍頻、功率譜集平均、相關(guān)、倒譜、小波等檢測法也很難截獲到信號，在電磁上達到隱蔽的效果。

5.3 采用分集接收

擴頻猝發(fā)通信體制的信號比窄帶信號弱，為提高接收信號的可靠性，適宜采用定向定時發(fā)信、時域空域分集定向接收。

5.4 縮小報量

變“報文”為“信號”，減少發(fā)信時間。

5.5 縮短同步頭時間

采用更為有效的同步算法實現(xiàn)信號的瞬間快速同步，從而縮短同步頭時間，進而縮短信號的暴露時間。

5.6 提高報文接收的可靠性和實時性

通過有效的信號處理技術(shù)和報文處理技術(shù)來提高報文接收的可靠性和實時性。

未來的反潛作戰(zhàn)是信息化戰(zhàn)爭，發(fā)現(xiàn)即意味著摧毀，所以取得水下制信息權(quán)就將贏得反潛作戰(zhàn)的主動權(quán)，而對于水下航行器，其隱蔽性的研究將一直持續(xù)下去。

參考文獻

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